当前位置: 绝缘栅 >> 绝缘栅介绍 >> 星空行研功率半导体,一个滚雪球的赛道
作者/星空下的烤包子
编辑/菠菜的星空
排版/星空下的炒肝
最近一段时间,功率半导体赛道格外引人注目。
前有比亚迪股份(H)发布公告,分拆子公司比亚迪半导体至创业板上市(审核状态为已问询),后有功率半导体龙头英飞凌等玩家正在酝酿新一轮产品涨价。
听到这么大的利好,叠加第三代半导体(如碳化硅和氮化镓)逐渐走向产业化之路,功率半导体板块为此先涨为敬。
今天,笔者就带来纵览一下功率半导体的世界,看看这到底是风口,还是虎口。顺便分析一波,作为普通投资者的你,还有上车的机会吗?
功率半导体,少你玩不转
在这里先给小白科普下功率半导体。顾名思义,功率半导体是半导体的一类,是电子装置中电能转化与电路控制的核心。比如新能源汽车、工业控制、轨道交通等各行各业,都能见到它的身影。如果进一步细分,又可以分成二极管、晶闸管和晶体管。晶体管是市场份额最大的品类,包括我们耳熟能详的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET(金氧半场效晶体管)。所以我们今天主要就聊它。
图片:宏微科技招股说明书
刚才说了,功率半导体几乎涵盖了所有的电子制造业。几大重要领域也是平分秋色。工业控制(23%)、消费电子(20%)和计算机(20%)位列前三甲。几个领域中,如果说谁是全村的希望,那在智能汽车时代的潮流下,笔者相信汽车功率半导体未来将成为别人家的希望。
图片:年功率器件下游应用市场占比
为什么这么说呢?我们先看整体,再看局部。从全球功率半导体的市场规模来看,从年的亿美元,到年亿美元,大致按照4%的速度在增长。而中国作为全球最大的功率半导体消费国,占据全球蛋糕的份额在逐年增加,年的市场份额已经达到了36%。
图片:-年全球和中国功率半导体市场规模
而在全球功率半导体稳步增长的背景下,新能源汽车对需求的拉动显得更外显眼。新能源汽车中,驱动电机、动力电池、电控组成的三电系统,取代了传统汽油车三大件(发动机、变速箱和底盘),成为功率半导体的重要增量场景。笔者翻了翻英飞凌的年报,龙头说了,新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。虽然有老王卖瓜,自卖自夸的嫌疑,但我们不可否认新能源汽车对功率半导体的依赖。
图片:功率半导体在传统汽车和智能电动车的应用场景
比如,在汽车中安装的IGBT(融合了双极型三极管和MOSFET的性能优势),机构预测市场规模将从年的57亿元增长至年的亿元,年复合增长率为32%,远高于功率半导体整体市场的增长速度。
所以,你想找一条高增长性的赛道吗?新能源智能汽车或许是个不错的选择。
IGBT是技术制高点,国产替代是主旋律
功率半导体器件发展到现在,经历了多个阶段,但是不管什么新产品,都统一的向着高功率密度、低损耗、集成化等优质特点发展。每一代都站在前人的肩膀上,所以相应的器件设计及制造难度也随之不断提高。
图片:功率半导体发展阶段
而今天,IGBT是新能源车高压系统不可或缺的组成部分,它主要用于交流电和直流电的转换,变化频率,门槛较高,属于新能源汽车的大脑,而且也能用在充电桩上。IGBT在一辆新能源汽车中的价值大致在千元级别,比如特斯拉ModelX中有-元都来自IGBT。
图片来源:意法半导体
但是,IGBT虽好,也不是谁想造就造的。IGBT产业链包括芯片设计、晶圆制造、模块封装、下游应用四个环节,其中芯片设计肯定是相对高壁垒的环节,而且相对于其他功率器件难度略大,对新进入者并不是那么友好。我国想突破卡脖子难题,非一日之寒。英飞凌已经迭代了7次IGBT芯片,而目前市场主流水平才相当于英飞凌的第4代。
图片:IGBT的加工流程
来看一下IGBT赛道的厮杀状况,就会发现头部效应集中的现象非常明显。全球英飞凌一家吃了将近40%的市场份额。看向国内,国内IGBT自给率不足15%,能拉出来打的只有比亚迪微电子和斯达半导体。所以,我国IGBT行业仍存在巨大供需缺口。索性庙堂也意识到了这一点,年推出了工业强基IGBT器件一条龙应用计划,从设计、到制造、再到设备,都要自主掌握。
笔者相信,国产替代,一定IGBT的主旋律,只是时间早晚的问题。
图片来源:英飞凌年报
图片:中国电动乘用车年IGBT配套份额
集中力量办大事,就没有办不成的事。根据智研咨询的预测,年我国IGBT市场自给率将达到40%,国产替代趋势明显。
碳化硅(SiC),未来靠你了
我们得用发展的眼光看问题。
IGBT虽然,但它毕竟是硅(Si)基,而碳化硅功率模块的出现,可大幅减少开关损失,给新能源汽车电驱系统带来直接的效率提升,从而减少电力损失。而且,碳化硅模块的封装尺寸更小,从而能够减少逆变器(把直流转换成交流的装置)的重量,实现轻量化的效果。
但是前几年,碳化硅渗透率还没有打开主要是因为成本过高。但年开始已经走上了降本之路,但是价格还是远高于硅基IGBT,相差5-8倍。当前全球市场上,6英寸碳化硅衬底已经实现商业化。
图片:SiC器件成本下降趋势明显(单元:元/A)
虽然碳化硅自身成本高,但它优异的性能优势,能使得汽车的综合成本下降。比如已经有高端车型(特斯拉、比亚迪、蔚来)开始搭载碳化硅器件。
最后,给各位投资者也注入一针强心剂。根据各机构给出的研究预测,未来的碳化硅,年是规模扩大的拐点,系能源汽车成为其最为重要的增长点。
图片:全球SiC功率器件市场规模(单位:亿美元)
最后,笔者想说,功率半导体,是一个滚雪球的赛道。只要持续的精进自己的技术能力,总有机会占据一席之地。
这两年,我们时常提出卡脖子这个词,尤其对于芯片这种高端制造行业。有了卡脖子,随之而来的就是国产替代。这条路,已经在其他无数个赛道上被验证。但是,芯片要自主发展,必将是一场旷日持久的战争。要打赢持久战,离不开政策和资本的支持,更离不开人才和平台的培育和发展。
相信多少年后,笔者再回顾这个行业的发展时,我国的玩家们,能书写出浓墨重彩的一笔。
注:本文不构成任何投资建议。股市有风险,入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。